專(zhuān)利名稱(chēng)：基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)及自供能方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于無(wú)線傳感器的自供能系統(tǒng)及方法，尤其是一種基于空間電磁能的 無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)及自供能方法。
技術(shù)背景目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量分布式傳感器節(jié)點(diǎn)組成的面向目標(biāo)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)， 其最突出優(yōu)點(diǎn)是傳感節(jié)點(diǎn)占用空間小和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，特別適用于環(huán)境條件復(fù)雜苛刻、 布線困難的工業(yè)環(huán)境，被認(rèn)為是未來(lái)傳感器技術(shù)的發(fā)展方向。然而，無(wú)線傳感器技術(shù)并未像 人們當(dāng)初預(yù)想的那樣快速市場(chǎng)化，其中非常關(guān)鍵的一個(gè)制約瓶頸便是能量供給問(wèn)題。為解決無(wú)線傳感器的供能問(wèn)題，人們研究了許多方法①增加電池的儲(chǔ)能密度，但電池 儲(chǔ)能總有一定限度，因此供能壽命有限，需重復(fù)充電，體積與質(zhì)量較大，頻繁更換電池既不 經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)；②降低傳感器功耗以延長(zhǎng)使用壽命，但僅可推后電池更新時(shí)間，無(wú)法從根本 上解決傳感器的持續(xù)供能問(wèn)題。為此，自供能技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它是一種通過(guò)收集周?chē)h(huán)境中 其它形式的能量并將其轉(zhuǎn)換成電能，為傳感器或其它電子設(shè)備提供安全、穩(wěn)定、高效、理論 上無(wú)壽命限制的電能供給技術(shù)。自供能技術(shù)以其獨(dú)有的自持續(xù)性(self-sustaining)特點(diǎn)，大 大拓展了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用空間。根據(jù)周?chē)臻g可利用潛在能量源形式，如太陽(yáng)能、振動(dòng)能、化學(xué)能、風(fēng)能、聲能、熱能、 電磁能等，自供能技術(shù)采取的電能轉(zhuǎn)換機(jī)理和方法也各異。基于光伏效應(yīng)的太陽(yáng)能電池發(fā)展 較為成熟，具有清潔、環(huán)保、價(jià)廉、可再生的優(yōu)點(diǎn)，但其輸出功率受時(shí)間、天氣等因素影響 太大而不穩(wěn)定；再者，提高收集能量時(shí)需顯著增大電池板面積，這與傳感器節(jié)點(diǎn)微小化的要 求相矛盾?；谡駝?dòng)的電能轉(zhuǎn)換原理分為電磁式、靜電式和壓電式，該類(lèi)能量收集器具有體 積小、感測(cè)頻率高、工藝兼容性好、適于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，但目前還存在輸出功率偏小、集 成度不高、裝配精度較低等缺點(diǎn)，實(shí)用化的可能性較小。此外，基于熱能、風(fēng)能與聲能等的 多種自供能技術(shù)，盡管原理新穎，但大多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，離大規(guī)模應(yīng)用還有較大距離。無(wú)線傳感器采用何種自供能技術(shù)需要綜合考慮周?chē)h(huán)境因素影響，在眾多潛在能源中選 擇最優(yōu)集能方式。隨著變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，兼具技術(shù)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的無(wú)線傳感器網(wǎng) 絡(luò)在該領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。變電站內(nèi)不僅工頻高壓母線與連接線纜密布，而且電暈放電與 操作沖擊等現(xiàn)象時(shí)時(shí)發(fā)生，自然形成了"工頻與高頻共生，近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)耦合交融，傳導(dǎo)與輻射 并存"的空間強(qiáng)場(chǎng)環(huán)境。500kV變電站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)18kV/m，磁場(chǎng)強(qiáng)度可 達(dá)7.62;/T。因此，針對(duì)變電站的特殊電磁環(huán)境，收集豐富的電磁場(chǎng)能量為無(wú)線傳感器供電，4具有其他自供能方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。其既不像太陽(yáng)能受黑夜及天氣影響巨大，也不像振動(dòng) 能那樣需要密切的物理接觸，在變電站特殊環(huán)境條件下可實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線傳感器提供穩(wěn)定、持續(xù)、 經(jīng)濟(jì)的能源，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用和變電站自動(dòng)化的發(fā)展具有重大意義。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便，節(jié)省能源, 經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可有效解決無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的能量供給瓶頸問(wèn)題的基于空間電磁能的無(wú)線傳感器 自供能系統(tǒng)及自供能方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)，包括電場(chǎng)能量收集裝置、磁場(chǎng)能量收集 裝置和電能調(diào)理單元，電場(chǎng)能量收集裝置和磁場(chǎng)能量收集裝置通過(guò)導(dǎo)線分別與電能調(diào)理單元 連接。所述電場(chǎng)能量收集裝置為球形收集電容，其包括上下兩個(gè)金屬半球殼，上下兩個(gè)金屬半 球殼之間設(shè)有絕緣介質(zhì)層，上下兩個(gè)金屬半球殼內(nèi)通過(guò)一高頻開(kāi)關(guān)連接。所述磁場(chǎng)能量收集裝置為磁能收集感應(yīng)環(huán)，其由若干個(gè)相同圓環(huán)按一定空間角度均勻交 叉排列成球形，每個(gè)圓環(huán)皆由若千匝導(dǎo)線纏繞而成。所述電能調(diào)理單元包括依次連接的整流電路、存儲(chǔ)電路和穩(wěn)壓輸出電路。整流電路為四 個(gè)二極管組成的橋式整流電路，用一個(gè)超級(jí)電容器實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)電路的存儲(chǔ)功能，通過(guò)現(xiàn)有的可編程穩(wěn)壓電路可實(shí)現(xiàn)2~5伏的穩(wěn)定電壓輸出。所述電能調(diào)理單元和電場(chǎng)能量收集裝置設(shè)置于磁場(chǎng)能量收集裝置內(nèi)。 一種利用基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)的自供能方法，包括以下步驟-A. 電場(chǎng)能收集，利用電場(chǎng)能量收集裝置即球形收集電容在空間電場(chǎng)內(nèi)將電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化電能；B. 整流，將從球形收集電容得到的波形較差的電流調(diào)理為符合要求的波形；C. 存儲(chǔ)，將整流后的電流存儲(chǔ)到存儲(chǔ)電路中方便無(wú)線傳感器使用；D. 輸出，將存儲(chǔ)電路中的電流通過(guò)穩(wěn)壓輸出電路以及能量閉鎖與保護(hù)單元，輸出到無(wú)線 傳感器中，其中，能量充足時(shí)通過(guò)能量閉鎖與保護(hù)單元將穩(wěn)壓輸出電路自動(dòng)打開(kāi)，能量不足 時(shí)則停止對(duì)傳感器供電；E. 磁能收集，因磁能相對(duì)較弱，轉(zhuǎn)化的電能有限，作為輔助能量源接入存儲(chǔ)電路。 所述步驟A中電場(chǎng)能收集，當(dāng)球形收集電容中的高頻開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，由上下兩個(gè)金屬半球殼組成的兩金屬電極板之間將出現(xiàn)電壓差，兩金屬電極板上出現(xiàn)感應(yīng)電 荷；開(kāi)關(guān)閉合時(shí)兩金屬電極板短路，將產(chǎn)生一個(gè)短路脈沖電流， 一旦感應(yīng)電荷都隨著脈沖短 路電流傳導(dǎo)出去，兩金屬電極板之間電壓差為零；結(jié)束兩金屬電極板短路，電壓差出現(xiàn)，兩金屬電極板上將會(huì)感應(yīng)出新的電荷可供提取；以較高的頻率重復(fù)上述過(guò)程，就可得到由電場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化而來(lái)的間歇電流，實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)能到電能的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)化。所述步驟E中磁能收集的收集方法類(lèi)似于天線接受電磁波，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)磁能 收集感應(yīng)環(huán)中的線圈交鏈空間磁通變化時(shí)，線圏中將感生電動(dòng)勢(shì)，同球形電容一樣，通過(guò)在 線圈的兩出線端設(shè)置高頻開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的存在而產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)磁能到 電能的轉(zhuǎn)化；磁能收集感應(yīng)環(huán)的各圓環(huán)位置按一定空間角度交叉排列，利于收集來(lái)自各個(gè)方 向的高頻磁場(chǎng)，從而盡可能多地收集磁場(chǎng)能量。本發(fā)明的有益效果為原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，充分利用了高壓變電站中電磁能量豐富的 固有優(yōu)勢(shì)，可有效解決無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的能量供給瓶頸問(wèn)題。據(jù)此方法設(shè)計(jì)的自供能裝置， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積適中，安裝方便，穩(wěn)定高效，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，對(duì)推廣無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和實(shí)現(xiàn) 變電站綜合自動(dòng)化具有重大意義。


圖l為本發(fā)明的整體流程示意2為球形集能電容結(jié)構(gòu)圖；圖3(a)為磁能收集感應(yīng)環(huán)的正視圖； 圖3(b)為磁能收集感應(yīng)環(huán)的俯視圖；其中，Ml、 M2分別為上、下兩個(gè)金屬半球殼，J為絕緣介質(zhì)層，S為高頻開(kāi)關(guān)；U、 L2和L3為不同圓環(huán)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖l-圖3中， 一種基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)，包括電場(chǎng)能量收集裝置、 磁場(chǎng)能量收集裝置和電能調(diào)理單元，電場(chǎng)能量收集裝置和磁場(chǎng)能量收集裝置通過(guò)導(dǎo)線分別與 電能調(diào)理單元連接。所述電場(chǎng)能量收集裝置為球形收集電容，其包括上下兩個(gè)金屬半球殼，上下兩個(gè)金屬半 球殼之間設(shè)有絕緣介質(zhì)層，上下兩個(gè)金屬半球殼內(nèi)通過(guò)一高頻開(kāi)關(guān)連接。所述磁場(chǎng)能量收集裝置為磁能收集感應(yīng)環(huán)，其由若干個(gè)相同圓環(huán)按一定空間角度均勻交 叉排列成球形，每個(gè)圓環(huán)皆由若干匝導(dǎo)線纏繞而成。所述電能調(diào)理單元包括依次連接的整流電路、存儲(chǔ)電路和穩(wěn)壓輸出電路。整流電路為四 個(gè)二極管組成的橋式整流電路，用一個(gè)超級(jí)電容器實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)電路的存儲(chǔ)功能，通過(guò)現(xiàn)有的可 編程穩(wěn)壓電路可實(shí)現(xiàn)2~5伏的穩(wěn)定電壓輸出。所述電能調(diào)理單元和電場(chǎng)能量收集裝置設(shè)置于磁場(chǎng)能量收集裝置內(nèi)。一種利用基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)的自供能方法，包括以下步驟A. 電場(chǎng)能收集，利用電場(chǎng)能量收集裝置即球形收集電容在空間電場(chǎng)內(nèi)將電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化電能；B. 整流，將從球形收集電容得到的波形較差的電流調(diào)理為符合要求的波形；C. 存儲(chǔ)，將整流后的電流存儲(chǔ)到存儲(chǔ)電路中方便無(wú)線傳感器使用；D. 輸出，將存儲(chǔ)到存儲(chǔ)電路中的電流通過(guò)穩(wěn)壓輸出電路以及能量閉鎖與保護(hù)單元輸出到 無(wú)線傳感器中，其中，能量充足時(shí)通過(guò)能量閉鎖與保護(hù)單元將穩(wěn)壓輸出電路自動(dòng)打開(kāi)，能量 不足時(shí)停止對(duì)傳感器供電；E. 磁能收集，因磁能相對(duì)較弱，轉(zhuǎn)化的電能有限，作為輔助能量源接入存儲(chǔ)電路。 所述步驟A中電場(chǎng)能收集，當(dāng)球形收集電容中的高頻開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，由上下兩個(gè)金屬半球殼組成的兩金屬電極板之間將出現(xiàn)電壓差，兩金屬電極板上出現(xiàn)感應(yīng)電 荷；開(kāi)關(guān)閉合時(shí)兩金屬電極板短路，將產(chǎn)生一個(gè)短路脈沖電流， 一旦感應(yīng)電荷都隨著脈沖短 路電流傳導(dǎo)出去，兩金屬電極板之間電壓差為零；結(jié)束兩金屬電極板短路，電壓差出現(xiàn)，兩 金屬電極板上將會(huì)感應(yīng)出新的電荷可供提?。灰暂^高的頻率重復(fù)上述過(guò)程，就可得到由電場(chǎng) 能量轉(zhuǎn)化而來(lái)的間歇電流，實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)能到電能的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)化。所述步驟E中磁能收集的收集方法類(lèi)似于天線接受電磁波，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)磁能 收集感應(yīng)環(huán)中的線圈交鏈空間變化磁通時(shí)，線圈中將感生電動(dòng)勢(shì)，同球形電容一樣，通過(guò)在 線圈的兩出線端設(shè)置高頻開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的存在而產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)磁能到 電能的轉(zhuǎn)化；磁能收集感應(yīng)環(huán)的各圓環(huán)位置按一定空間角度交叉排列，利于收集來(lái)自各個(gè)方 向的高頻磁場(chǎng)，從而盡可能多地收集磁場(chǎng)能量。圖I為基于空間電磁能的自供能技術(shù)整體方案示意圖。步驟A為電場(chǎng)能收集，利用本實(shí)用新型提出的球形集能電容將電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化電能；步驟B為整流，將從球形電容得到的波形較 差的電流調(diào)理為理想波形；步驟C為存儲(chǔ)，將整流后的電流存儲(chǔ)到電容器中方便無(wú)線傳感器 使用；步驟D為輸出，為無(wú)線傳感器提供穩(wěn)定的電壓輸出。步驟E為磁能收集部分，因磁能 相對(duì)較弱，轉(zhuǎn)化的電能有限，僅作為輔助能量源接入存儲(chǔ)電路。圖2為球形集能電容結(jié)構(gòu)，包括上下兩個(gè)金屬半球殼M,和M2，中間J為絕緣介質(zhì)層以 及一高頻開(kāi)關(guān)S。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，由上下兩個(gè)金屬半球殼Mi和M2組成的 兩金屬電極板之間將出現(xiàn)電壓差，金屬電極板上出現(xiàn)感應(yīng)電荷；開(kāi)關(guān)閉合時(shí)將兩金屬電極板 短路，將產(chǎn)生一個(gè)短路脈沖電流， 一旦感應(yīng)電荷都隨著脈沖短路電流傳導(dǎo)出去，兩金屬電極 板之間電壓差為零結(jié)束兩金屬電極板短路，電壓差出現(xiàn)，兩金屬電極板上將會(huì)感應(yīng)出新的 電荷可供提取。以較高的頻率重復(fù)上述過(guò)程，就可得到由電場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化而來(lái)的間歇電流，實(shí) 現(xiàn)了電場(chǎng)能到電能的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)化。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)①易于計(jì)算其表面感應(yīng)電荷與電7場(chǎng)的關(guān)系；②近似封閉的金屬面還為內(nèi)置調(diào)理電路提供了電磁屏蔽；③電場(chǎng)的畸變程度較小, 可避免可能的尖端放電現(xiàn)象。圖3(a)和圖3(b)分別為磁能收集感應(yīng)環(huán)的正視圖和俯視圖。磁能收集感應(yīng)環(huán)由數(shù)個(gè)相同 圓環(huán)按一定空間角度均勻交叉排列成球形，每個(gè)圓環(huán)皆由若干匝導(dǎo)線纏繞而成。為說(shuō)明方便， 本圖僅采用3個(gè)圓環(huán)L,， L2和L3，相隔120度交叉排列，(a)為正視圖，(b)為俯視圖。實(shí)際 應(yīng)用中，圓環(huán)的個(gè)數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要制定。磁場(chǎng)能量的收集方法類(lèi)似于天線接受電磁波，根 據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)磁能收集感應(yīng)環(huán)中的線圈交鏈空間變化磁通時(shí)，線圈中將感生電動(dòng)勢(shì)， 同球形電容一樣，通過(guò)在線圈的兩出線端設(shè)置高頻開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的存在 而產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)磁能到電能的轉(zhuǎn)化。各圓環(huán)位置按一定空間角度交叉排列，利于收集來(lái)自 各個(gè)方向的高頻磁場(chǎng)，從而盡可能多地收集磁場(chǎng)能量。由圖1所示，球形收集電容和磁能收集感應(yīng)環(huán)都可得到斷續(xù)間歇電流，該電流經(jīng)過(guò)后續(xù) 的整理和存儲(chǔ)回路后，即可為無(wú)線傳感器供電。
權(quán)利要求
1.一種基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)，其特征在于，包括電場(chǎng)能量收集裝置、磁場(chǎng)能量收集裝置和電能調(diào)理單元，電場(chǎng)能量收集裝置和磁場(chǎng)能量收集裝置通過(guò)導(dǎo)線分別與電能調(diào)理單元連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)，其特征在于，所述 電場(chǎng)能量收集裝置為球形收集電容，其包括上下兩個(gè)金屬半球殼，上下兩個(gè)金屬半球殼之間 設(shè)有絕緣介質(zhì)層，上下兩個(gè)金屬半球殼內(nèi)通過(guò)一高頻開(kāi)關(guān)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)，其特征在于，所述 磁場(chǎng)能量收集裝置為磁能收集感應(yīng)環(huán)，其由若干個(gè)相同圓環(huán)按一定空間角度均勻交叉排列成 球形，每個(gè)圓環(huán)皆由若干匝導(dǎo)線纏繞而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)，其特征在于，所述 電能調(diào)理單元包括依次連接的整流電路、存儲(chǔ)電路和穩(wěn)壓輸出電路，整流電路為四個(gè)二極管 組成的橋式整流電路，用一個(gè)超級(jí)電容器實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)電路的存儲(chǔ)功能，通過(guò)現(xiàn)有的可編程穩(wěn)壓 電路可實(shí)現(xiàn)2~5伏的穩(wěn)定電壓輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)，其特征在于，所述 電能調(diào)理單元和電場(chǎng)能量收集裝置設(shè)置于磁場(chǎng)能量收集裝置內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)的自供能方法，其特 征在于，包括以下步驟A. 電場(chǎng)能收集，利用電場(chǎng)能量收集裝置即球形收集電容在空間電場(chǎng)內(nèi)將電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化電能；B. 整流，將從球形收集電容得到的波形較差的電流調(diào)理為符合要求的波形；C. 存儲(chǔ)，將整流后的電流存儲(chǔ)到存儲(chǔ)電路中以方便無(wú)線傳感器使用；D. 輸出，將存儲(chǔ)電路中的電流通過(guò)穩(wěn)壓輸出電路為無(wú)線傳感器提供工作所需電壓；E. 磁能收集，因磁能相對(duì)較弱，轉(zhuǎn)化的電能有限，作為輔助能量源接入存儲(chǔ)電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)的自供能方法，其特 征在于，所述步驟A中電場(chǎng)能收集，當(dāng)球形收集電容中的高頻開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原 理，由上下兩個(gè)金屬半球殼組成的兩金屬電極板之間將出現(xiàn)電壓差，兩金屬電極板上出現(xiàn)感 應(yīng)電荷；開(kāi)關(guān)閉合時(shí)兩金屬電極板短路，將產(chǎn)生一個(gè)短路脈沖電流， 一旦感應(yīng)電荷都隨著脈 沖短路電流傳導(dǎo)出去，兩金屬電極板之間電壓差為零；結(jié)束兩金屬電極板短路，電壓差出現(xiàn)， 兩金屬電極板上將會(huì)感應(yīng)出新的電荷可供提取以較高的頻率重復(fù)上述過(guò)程，就可得到由電 場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化而來(lái)的間歇電流，實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)能到電能的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)的自供能方法，其特征在于，所述步驟E中磁能收集的收集方法類(lèi)似于天線接受電磁波，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng) 磁能收集感應(yīng)環(huán)中的線圈交鏈空間磁通變化時(shí)，線圈中將感生電動(dòng)勢(shì)，同球形電容一樣，通 過(guò)在線圈的兩出線端設(shè)置高頻開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的存在而產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)磁 能到電能的轉(zhuǎn)化；磁能收集感應(yīng)環(huán)的各圓環(huán)位置按一定空間角度交叉排列，利于收集來(lái)自各 個(gè)方向的高頻磁場(chǎng)，從而盡可能多地收集磁場(chǎng)能量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)，包括電場(chǎng)能量收集裝置、磁場(chǎng)能量收集裝置和電能調(diào)理單元，電場(chǎng)能量收集裝置和磁場(chǎng)能量收集裝置通過(guò)導(dǎo)線分別與電能調(diào)理單元連接。同時(shí)本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于空間電磁能的無(wú)線傳感器自供能系統(tǒng)的自供能方法，包括以下步驟A.電場(chǎng)能收集；B.整流；C.存儲(chǔ)；D.輸出；E.磁能收集。本發(fā)明的有益效果為原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，充分利用了高壓變電站中電磁能量豐富的固有優(yōu)勢(shì)，可有效解決無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的能量供給瓶頸問(wèn)題。據(jù)此方法設(shè)計(jì)的自供能裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積適中，安裝方便，穩(wěn)定高效，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，對(duì)推廣無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化具有重大意義。
文檔編號(hào)H02N1/00GK101577505SQ200910016208
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者呂鑫昌, 黎 張, 李慶民, 黃金鑫 申請(qǐng)人:山東大學(xué)